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机电一体化技术基础

“机电一体化”是机械技术、电子技术和信息技术等相关技术有机结合的一个新形

式，是电子技术、信息技术向机械技术领域渗透过程中逐渐形成的一个新概念。

第一章概论

1、机电一体化的定义

机电一体化乃是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技

术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。

2、机电一体化系统的基本构成

一般而言，一个较完善的机电一体化系统包括以下几个基本要素：机械本体、检

测传感部分、电子控制单元（ECU）、执行器和动力源，各要素之间通过接口相

互联系。

3、机电一体化的相关技术

（1）机械技术

（2）信息处理技术

（3）系统技术

（4）自动控制技术

（5）传感检测技术

（6）伺服驱动技术

4、机电一体化系统的分类

从控制的角度，机电一体化系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。

开环控制机电一体化系统的优点是结构简单、成本低、维修方便，缺点是精度较

低，对输出和干扰没有诊断能力。

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闭环控制的机电一体化系统的优点是高精度、动态性能好、抗干扰能力强，缺点

是结构复杂、成本高、维修难度较大。

5、机电一体化系统开发的类型

机电一体化系统开发的类型依据该系统与相关产品比较的新颖程度和技术独创

性，可分为开发性设计、适应性设计和变参数设计。

（1）开发性设计：是一种独创性的设计方式、在没有参考样板的情况下，通过

抽象思维和理论分析，依据产品性能和质量要求设计出系统原理和制造工艺。开

发性设计属于产品发明专利范畴。

（2）适应性设计：适应性设计是在参考同类产品的基础上，主要原理和设计方

案保持不变的情况下，通过技术更新和局部结构调整使产品的性能、质量提高或

成本降低的产品开发方式。这一类设计属于实用新型专利范畴。

（3）变参数设计：变参数设计是在设计方案和结构原理不变的情况下，仅改变

部分结构尺寸和性能参数，使之适用范围发生变化的设计方式。

6、机电一体化系统设计方案的常用方法

（1）取代法：就是用电气控制取代原系统中机械控制机构。这种方法就是改造

旧产品开发新产品或对原系统进行技术改造常用的方法。

（2）整体设计法：整体设计主要用于新产品开发设计。在设计时完全从系统的

整体目标出发，考虑各子系统的设计。

（3）组合法：就是选用各种标准功能模块组合设计成机电一体化系统。

7、机电一体化技术发展历程

机电一体化技术的发展也经历了一个较长期的过程，有学者将这一过程划分为萌

芽阶段、快速发展阶段和智能化阶段。

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8、机电一体化技术发展趋势

（1）智能化

（2）模块化

（3）网络化

（4）微型化

（5）系统化

第二章机械技术

1、机电一体化系统对机械传动系统的要求是什么

（1）高精度

（2）快速响应性

（3）良好的稳定性

2、同步带传动的优缺点是什么

（1）工作时无滑动，有准确的传动比

（2）传动效率高，节能效果好

（3）传动比范围大，结构紧凑

（4）维护保养方便，运转费用低

（5）恶劣环境条件下仍能正常工作

3、齿轮传动最佳传动比分配原则是什么

（1）最小等效转动惯量原则

（2）质量最轻原则

（3）输出轴转角误差最小原则

4、试述支承件设计的基本要求有哪些

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（1）应具有足够的刚度和抗振性

（2）应具有较小的热变形和热应力

（3）耐磨性

（4）结构工艺性及其他要求

5、支承件的材料选择

（1）铸铁

（2）钢板与型钢

（3）天然和人造花岗岩

（4）预应力钢筋混泥土

第三章自动化控制技术

1、一般自动控制系统的组成

（1）给定元件

（2）检测元件

（3）比较环节

（4）放大元件

（5）执行元件

（6）控制对象

（7）反馈环节

2、

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